Estratégias de Controle Robusto Sujeito a Restrições para VANTs Convertíveis
Pitch do Projeto: Estratégias de Controle Robusto Sujeito a Restrições para VANTs Convertíveis
Edital FAPEMIG: Demanda Universal No. 001/2017
Processo: APQ-03090-17
Coordenador: Prof. Guilherme Vianna Raffo
Resumo: Nos últimos anos, a tecnologia de veículos aéreos não tripulados (VANTs) está sendo especialmente útil em missões de busca e resgate, graças as suas capacidades de resposta rápida, operação remota, transporte, monitoramento e implantação de sensores. As possibilidades de atuação dos serviços de busca e resgate se tornam reduzidas dadas as limitações do tipo de VANT escolhido: as aeronaves de asa fixa possuem um maior alcance, autonomia e capacidade de carga, mas não possuem capacidade de decolagem e aterrissagem vertical; já as aeronaves de asa rotatória possuem capacidade VTOL, porém tem menor alcance e autonomia. Portanto, as limitações de espaço disponível de emergência e a incerteza de que tipo de aeronave escolher nos primeiros momentos de uma situação desse tipo justificam a necessidade de explorar novas ferramentas que possam proporcionar uma solução ao problema. Este projeto propõe explorar o uso de aeronaves de asa fixa convertíveis, com capacidade VTOL, combinando as vantagens das aeronaves de asa fixa e asa rotatória. Para desenvolver os sistemas de controle para estes tipos de VANTs serão desenvolvidos estratégias de controle preditivo (MPC) robusto. Dentro dessa abordagem existem problemas em aberto que serão tratados neste projeto: i) formulação do MPC robusto baseado em tubos para sistemas variantes no tempo com o objetivo de resolver o problema de seguimento de trajetórias; ii) inclusão de termos econômicos no problema de otimização do MPC, em particular a consideração de custos econômicos referentes ao consumo de bateria pelo VANT e ao planejamento de trajetória e evitação de obstáculos. Com este último custo econômico, pretende-se resolver o planejamento de rota e cálculo do sinal de controle utilizando um único problema de otimização. Por outro lado, serão consideradas também falhas que podem ocorrer nos atuadores e sensores. Por fim, as estratégias serão implementadas em simulação 3D baseado no CAD do VANT com hardware-in-the-loop (HIL).
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